【目的】 棉铃疫病是严重危害棉花生产的铃部病害。本研究旨在优化棉铃疫菌（苎麻疫霉,Phytophthora boehmeriae）的人工接种方法并有效应用。【方法】 在室内保湿培养条件下,比较了棉株不同部位健康成铃自身携带棉铃疫菌的情况;利用贴接棉铃疫菌菌盘的方法,比较了棉铃表面消毒和不消毒、有伤和无伤接种对棉铃疫病发病情况的影响;建立棉铃疫病人工接种方法并应用于防治棉铃疫病化学药剂筛选、棉花品种抗病性鉴定和棉铃疫菌致病力检测。【结果】 田间棉株下部第1~3果枝铃的棉铃疫病发病率显著高于中部第4~6果枝铃、中部第7~9果枝铃和上部第10~12果枝铃;75%（体积分数,下同）酒精浸泡棉铃2 min能够有效杀死棉铃表面携带的棉铃疫菌和其他真菌等杂菌;有伤接种棉铃疫菌,棉铃疫病发病快且均匀。建立了棉铃疫病快速人工接种方法：选取棉株中部第4~9果枝上的健康带柄成铃,去掉苞叶,用75%酒精浸泡消毒2 min,在棉铃中上部铃缝处针刺接种棉铃疫菌,25 ℃保湿培养3~7 d即可完全发病。应用优化的棉铃疫病人工接种方法筛选、鉴定结果表明,12种化学杀卵菌剂中,对棉铃疫病防效理想的药剂为25%（质量分数,下同）甲霜·霜霉威可湿性粉剂、70%丙森锌可湿性粉剂和52.5%噁酮·霜脲氰水分散粒剂;16个棉花品种对棉铃疫病存在抗性差异;10个棉铃疫菌菌株中JP18-4的致病力最强,JP15-2对棉铃的致病力最弱。【结论】 本研究优化建立了棉铃疫病人工接种方法。该方法在7 d内即可完成棉铃疫病相关试验的评价,为加快棉铃疫病防治药剂筛选、棉花品种抗病性鉴定和棉铃疫菌致病力检测提供可行的技术。
【目的】 本研究旨在科学合理地利用浅层咸水资源。【方法】 依托短期定位试验开展了在第3年和第4年不同咸水利用方式下( CK：造墒和蕾期灌淡水; T1：造墒和蕾期灌咸淡混配矿化度3 g·L-1的微咸水;T2：淡水造墒蕾期灌矿化度5 g·L-1咸水;T3：造墒和蕾期灌矿化度5 g·L-1咸水;T4：淡水造墒蕾期不灌水)棉花长势、叶绿素荧光参数、土壤盐分累积及其运移的变化。【结果】 T1和T2处理的齐苗率、株高、干物质质量、叶面积指数、叶绿素荧光参数、产量及霜前花率与CK无显著差异,土壤盐分含量较CK有所增加,但未对棉花生长产生明显抑制。T3处理的棉花长势指标、叶绿素荧光参数较CK显著降低,0~100 cm土壤盐分含量较CK明显增加。【结论】 从土壤质量安全和咸水高效利用的角度考虑,连续4年用3 g·L-1的咸淡混合水灌溉或用淡水与5 g·L-1的咸水轮灌不仅能节约淡水,且不影响棉花产量。本研究结果为当地在棉花生产中安全利用咸水提供技术参考。
【目的】 研究盐胁迫下施钾调节棉花纤维断裂比强度的糖代谢机制,为盐碱地适量施钾提供理论依据。【方法】 以中棉所79（耐盐型）和泗棉3号（盐敏感型）为试验材料,通过设置3个土壤电导率（低盐1.68~1.78 dS·m-1、中盐6.21~6.42 dS·m-1、高盐10.59~11.08 dS·m-1）,3个施钾量（0、150、300 kg·hm-2）,研究了盐胁迫下施钾对棉花纤维断裂比强度、纤维加厚发育期纤维素累积和蔗糖、β-1,3-葡聚糖及相关酶活性的影响。【结果】 （1）盐胁迫显著降低了棉花纤维断裂比强度;施钾显著缓解了中、高盐胁迫下盐分对纤维断裂比强度的影响,但施钾150、300 kg·hm-2处理间无显著差异。盐碱地施钾,中棉所79的纤维断裂比强度增幅高于泗棉3号。（2）盐胁迫降低了纤维加厚期纤维素的累积量,降低了纤维蔗糖含量并提高了β-1,3-葡聚糖含量;盐碱地施钾则提高了纤维加厚发育期纤维素最大累积速率,提高了花后28 d磷酸蔗糖合成酶以及β-1,3-葡聚糖酶的活性,提高了蔗糖及β-1,3-葡聚糖含量,且施钾缓解作用随盐胁迫程度加重而逐渐减弱。施钾条件下,中棉所79的纤维素最大累积速率及β-1,3-葡聚糖酶活性的增幅高于泗棉3号。 【结论】 盐碱地适量施钾可缓解盐胁迫对棉花纤维断裂比强度的影响。
【目的】 定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点（Quantitative trait locus,QTL）。【方法】 以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列（Simple sequence repeat, SSR）引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】 根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM（centiMorgan）的遗传连锁图谱。分别在F2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1、qBT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1、qMIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】 利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。
【目的】 研究脱落酸（Abscisic acid, ABA）对棉花体细胞胚胎发生过程中下胚轴脱分化和再分化的影响,优化体细胞胚胎发生体系和初步解析脱落酸调控棉花体细胞胚胎发生分子机制。【方法】 以棉花品种中棉所24（CCRI 24）下胚轴为外植体,设置5个ABA浓度0、0.02、0.04、0.06、0.08 μmol·L-1,分别以A0、A1、A2、A3、A4表示,添加至MSB（MS培养基+B5维生素）培养基诱导愈伤和胚性愈伤,研究ABA对棉花下胚轴初始细胞脱分化、愈伤组织诱导和胚性愈伤组织诱导的影响。【结果】 ABA促进下胚轴初始细胞脱分化;显著提高愈伤组织的脱分化率和增殖率;0.02 μmol·L-1 ABA显著提高胚性愈伤分化率,0.04~0.08 μmol·L-1 ABA显著降低胚性愈伤分化率。ABA处理后胚性愈伤和非胚性愈伤的增殖率均显著提高且质地受到影响。0.02~0.08 μmol ABA处理下,LBD和LBD在愈伤起始期上调表达。0.02 μmol·L-1 ABA处理下,在愈伤增殖早期和中期BBM、LEC1和AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3、LEA、ABI3基因上调表达。【结论】 脱落酸调控的棉花体细胞胚胎发生与相关标记基因的时空性表达密切相关,这些基因表达水平的增加是ABA调控愈伤和胚性愈伤分化的分子基础。
【目的】 研究不同有机肥替代率对黄河流域棉株生物量、养分积累、产量、氮磷比及土壤肥力的影响,试图探索出有机肥替代化肥的适宜替代率,为有机肥、无机肥在黄河流域棉田合理施用提供参考依据。【方法】 试验始于2016年,在中国农业科学院棉花研究所试验基地设置6个施肥处理：T1：不施肥,T2：100%化肥,T3：20%有机肥+80%化肥,T4：40%有机肥+60%化肥,T5：50%有机肥+50%化肥,T6：100%有机肥。经3年施肥后,2018年进行田间取样,分析不同施肥处理对棉花生物量、养分积累、产量、氮磷比及土壤肥力的影响。【结果】 （1）有机肥替代50%化肥处理提高棉株生物量、养分积累和籽棉产量。（2）与单施化肥处理相比,施用有机肥处理土壤有机质、全氮、速效磷、碱解氮含量均有增高趋势,全部施有机肥显著增加土壤速效磷含量。（3）棉株全氮、全磷积累量与棉株生物量呈极显著正相关,棉株根、茎氮磷比与籽棉产量呈极显著负相关。【结论】 有机肥替代部分化肥能减少化肥用量,连续应用有机肥替代部分化肥具有增加土壤肥力的趋势;有机肥替代50%化肥处理能增加棉花生物量、养分积累量,提高籽棉产量,替代效果最好。
【目的】 苯丙氨酸解氨酶是苯丙烷类代谢的关键酶,对调节植物生长和抗逆有重要作用。从全基因组层次了解棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的进化和功能,可为相关研究提供数据支撑。【方法】 利用HMMER和BLASTP从棉花基因组筛选苯丙氨酸解氨酶基因家族,利用MEGA-X进行进化分析,利用MCScanX进行共线性分析,并利用NCBI SRA的数据进行表达分析。【结果】 本研究分别从陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉基因组中筛选到12、13、7、8个苯丙氨酸解氨酶基因,依据进化分析和共线性关系数据,我们推测四种棉花的二倍体祖先起初应有6个苯丙氨酸解氨酶基因。顺式作用元件分析结果表明,苯丙氨酸解氨酶基因家族含有较多的光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的元件。苯丙氨酸解氨酶的蛋白序列具有保守的基序。陆地棉的12个苯丙氨酸解氨酶在低温、高温、盐和PEG胁迫下有不同的表达方式。【结论】 本研究明确了苯丙氨酸解氨酶在棉花基因组中的数量、理化性质、进化和表达特征,为苯丙氨酸解氨酶的深入研究提供了参考。
【目的】 探讨种子植株停留期间的气象条件对棉花种子活力的影响。【方法】 本试验选择辽棉31和辽棉25两个棉花品种,利用开花当日挂花的方法,获得不同成熟度的棉花种子群体。通过研究比较群体中各样本的百粒重、7 d发芽率、主要营养成分含量以及发芽期间丙二醛（Malondialdehyde, MDA）浓度及过氧化物酶（Peroxidase, POD）、过氧化氢酶（Catalase, CAT）、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase, SOD）活性。【结果】 棉花种子的百粒重与植株停留时间显著相关,与开花时间关系不大。辽棉31种子的粗脂肪含量显著高于辽棉25。两个品种间可溶性糖含量和淀粉含量差异不显著,且可溶性糖含量与种子的植株停留时间显著相关。种子发芽期间MDA浓度呈先升高后下降趋势,辽棉25的MDA浓度稍低于辽棉31,但两个品种间差异不显著。种子发芽期间POD活性呈先升高后下降趋势,下降较明显;CAT活性呈先下降再升高趋势,下降明显,但升高有限;SOD活性呈逐渐下降趋势,下降明显。辽棉25种子中上述3种酶的活性都稍高于辽棉31,但差异不显著。通过气象因子与种子生理生化指标的相关分析,发现降水量、≥12 ℃积温、日温差和日照时间等4个气象因子与种子的百粒重、可溶性糖含量、MDA浓度以及CAT活性等4个特征指标显著或极显著相关。以4个气象因子为自变量、4个种子特征指标为因变量,利用逐步回归的方法获得了25个模拟模型,对其中13个模型利用边缘分析的方法,得出4个气象因子的边际效应。【结论】 种子植株停留期间的降水量、≥12 ℃积温、日温差和日照时间4个气象因子通过影响种子的百粒重、可溶性糖含量、MDA浓度以及CAT活性4个特征指标,进而影响到种子的总体活力,其中日温差和日照时间对种子特征指标的影响较大。辽河流域棉区棉花种子的植株停留时间以65~70 d为宜,这部分种子主要来自早伏桃及部分伏前桃。
【目的】 明确长江流域麦（油）后直播棉应用增效缩节胺（25% DPC水剂,简称 DPC+）进行化学封顶的可行性。【方法】 于2015-2017年在江苏大丰、安徽宿松和湖北武汉开展田间试验,采用随机区组设计,以人工打顶为对照,研究化学封顶时期（人工打顶同期、人工打顶后5 d）和封顶剂DPC+剂量（750,1 125,1 500 mL·hm-2）对麦（油）后直播棉农艺性状及经济性状的影响。【结果】 与人工打顶相比,DPC+化学封顶处理的株高和果枝数增加（最多分别增加21.6 cm和4.8个）,中部和上部果枝（尤其是上部果枝）缩短,除个别点次外果节数不受影响。在不同环境条件下,化学封顶处理的产量多与人工打顶相当,低剂量DPC+处理的产量在降水量大的年份有一定程度下降,化学封顶时期对产量影响较小。【结论】 应用DPC+对长江流域麦（油）后直播棉进行化学封顶有较好的可行性,未来需进一步优化技术参数、建立稳发稳长的配套栽培技术体系。
